让钙钛矿太阳能电池更易制造的防潮技术

金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）因优异的光电性能受到广泛关注，但其从实验室走向工业化的关键挑战之一是量产中的湿度控制问题。在钙钛矿薄膜退火过程中，适量水分（如相对湿度约40%）能促进结晶，但水分犹如“双刃剑”，过高湿度会导致有机阳离子逃逸、无机框架坍塌，甚至引发碘离子迁移和不可逆降解，尤其对甲脒铅碘（FAPbI₃）基钙钛矿影响显著，严重阻碍稳定量产。

此前研究多通过添加离子液体、聚合物等添加剂改善钙钛矿在特定湿度下的制备，但难以同时利用水分促进结晶并防止高湿度损伤。本研究提出一种“结晶激活型湿气屏障”策略，将十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）引入钙钛矿前驱体溶液作为湿气屏障分子。

其作用机制分为两个阶段：在退火初期的液态/结晶相阶段，DTAB允许水分自由进入薄膜，与水分共同促进钙钛矿快速转化为稳定的α-钙钛矿相，同时DTAB还能调控体相结晶、降低缺陷密度；当结晶完成（约5秒内），由于分子尺寸较大无法进入钙钛矿晶格，DTAB会自发向晶界和薄膜表面迁移，形成致密疏水层（水接触角达84°），关闭高湿度水分进入通道，保护钙钛矿免受损伤。

实验表明，该策略使钙钛矿薄膜在20%至93%的宽湿度范围内均能保持良好质量，表面平整、晶粒较大且缺陷密度低。基于此制备的PSCs器件，其功率转换效率（PCE）达25.33%，填充因子（FF）为84.93%。未封装器件展现出优异稳定性：在环境空气（ISOS-D-1）中老化2602小时仍保持初始PCE的94.6%，在阳光照射（ISOS-L-1）566小时后保持86.5%，在85°C/85%相对湿度（ISOS-D-3）条件下350小时后保持84.9%。

这种结晶激活型湿气屏障有效解决了退火过程中钙钛矿对湿度的敏感性问题，通过智能调控水分的“促进结晶”与“防止损伤”双重作用，显著提升了PSCs制造的环境适应性和稳定性，为钙钛矿光伏器件的高耐受性量产提供了新途径。